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【人工智能】Taalas暴力芯片HC1 | 五十倍推理速度 | Llama 3.1 8B | 存算合一架构 | 掩模ROM | 内存墙 | 具身智能 | AMD前高管梦之队 | 台积电N6工艺

最佳拍档18:11

Transcription

大家好,这里是最佳拍档。

在AI芯片领域,英伟达的GPU一直是当之无愧的行业标杆。从H100到Blackwell架构,几乎成为了大模型训练和推理的标配。

但就在2026年2月,一家名不见经传的初创公司,向整个行业扔出了一颗深水炸弹。他们放弃了通用计算的思路,放弃了昂贵的HBM显存和液冷散热,直接把大模型物理固化在硅片上,做出了一颗几乎不可编程的AI推理芯片。

却实现了英伟达最强GPU近50倍的推理速度,成本仅为前者的二十分之一。

这家公司就是Taalas,这款芯片就是HC1。今天我们就来介绍这款极端专用化的AI芯片,看看它究竟是颠覆行业的创新,还是注定被淘汰的冒险。

首先,我们来看一组足以震惊整个AI行业的数据,这也是Taalas HC1最核心的竞争力。在运行Meta的Llama 3.1 8B大语言模型的单用户场景下,HC1的推理速度达到了每秒一万七千个token。

这个数字意味着,对比当前行业的主流产品,它是英伟达Blackwell架构B200 GPU的近50倍,是目前市面上最快的竞品Cerebras的近9倍,远超Groq、Sambanova等专注于推理优化的芯片产品。

要知道,英伟达为了提升大模型的推理性能,推出的GB200 NVL72机柜级系统,需要72颗GPU通过NVLink互联,单机柜功耗接近120千瓦,还必须配备液冷散热系统,造价以百万美元计。

而Taalas HC1的单颗功耗仅为250瓦,将10块HC1板卡装进一台服务器,总功耗也只有2.5千瓦,完全可以在标准的风冷机架中运行,无需任何特殊的散热设备。

在成本方面,HC1的构建成本据称只有同等GPU方案的二十分之一,功耗直接降低了一个数量级。这样的性能和成本优势,在AI推理芯片领域几乎是降维式的存在。

那么,这样极致的性能和能效比,究竟是如何实现的呢?答案就藏在Taalas最核心的技术思路里,总结起来就是三个词:全面专用化、存算合一、极度简化。这与当前主流GPU的设计思路形成了根本的区别。

我们先从GPU的设计瓶颈说起。当前包括英伟达在内的主流AI芯片,都采用了存算分离的架构。模型的参数存储在HBM高带宽内存中,而计算核心则是独立的单元。每次运算时,计算核心都需要从HBM中搬运数据。这个看似简单的数据搬运过程,消耗了大量的能量和时间,这也是行业内所说的带宽墙或内存墙。

为了缓解这个问题,整个行业都在先进封装、3D堆叠、高速互联等方向投入巨大的工程资源,但本质上只是在优化搬运过程,并没有从根本上解决存算分离的问题。

而Taalas HC1则直接摒弃了这种思路,选择从根源上消除带宽墙。核心技术就是将模型权重,通过Mask ROM“掩模只读存储器工艺”,直接编码在芯片的金属互连层中,让模型权重与计算逻辑共存于同一块硅片上,彻底抛弃了外部的DRam和HBM内存。

简单来说,就是把Meta的Llama 3.1 8B大模型的几乎所有参数,都刻进了硅片里,芯片即模型,模型即芯片。

在这样的架构下,数据不再需要在存储单元和计算单元之间来回搬运,计算可以直接在数据存储的位置进行,这就是真正的存内计算。同时,HC1还能用单个晶体管同时存储4比特的模型参数,并完成乘法运算。而且整个计算过程是全数字的,这与学术界讨论较多的模拟存内计算方案不同,但实现了相同的核心目标,那就是让数据就地参与运算,彻底消除数据搬运的损耗。

当然,为了保证芯片的基本可用性,HC1并非完全没有灵活性。芯片上保留了一小块SRam静态随机存取存储器,主要用于存放KV Cache键值缓存和LoRA低秩适配的微调权重。这一小块SRam的存在,让HC1能够适应少量的场景微调需求。但是整体架构的可编程性几乎为零,这也意味着HC1只能运行Llama 3.1 8B这一个模型。想要更换模型,唯一的办法就是重新设计、流片制造一颗新的芯片。这也是这款芯片最具争议的地方。

从芯片的硬件参数来看,HC1基于台积电的N6工艺制造,芯片面积达到了815平方毫米,这个尺寸已经非常接近光罩极限。单颗芯片就能够容纳完整的80亿参数的Llama 3.1 8B模型,芯片的晶体管数量达到了530亿颗。这样的硬件设计,让HC1实现了极致的集成度,也让它能够在无需外部内存的情况下,独立完成模型的推理计算。

而在软件层面,HC1带来了一个意想不到的副产品:软件栈的极度简化。Taalas的CEO留比沙·巴伊奇在采访中表示,软件作为一个东西基本消失了。整个Taalas公司只有一个工程师负责软件栈的开发,而且这位工程师还需要兼顾其他工作。对比当前GPU推理系统中复杂的软件优化层,以及背后庞大的工程开发团队,HC1的软件栈简化程度堪称梦幻。当然,这种简化是建立在极端硬件专用化的基础上的,并不具备通用性,也无法复制到其他通用计算芯片上。

能够做出这样一款颠覆性的芯片,不得不提到Taalas的团队背景。这家成立于2023年中,也就是不到三年时间的初创公司,核心团队仅有24人,首款产品HC1的实际研发投入仅为3000万美元,而公司的累计融资已经超过了两亿美元。这样的研发效率在芯片行业也堪称奇迹。

公司的创始人兼CEO留比沙·巴伊奇,是AI芯片领域的资深从业者。他曾是Tenstorrent的联合创始人,还担任过该公司的CEO和CTO。而Tenstorrent则是AI芯片领域的知名初创企业,走的是基于RISC-V架构的可编程AI加速器路线,后来由芯片行业的传奇人物吉姆·凯勒接任CEO并继续发展。有趣的是,巴伊奇离开Tenstorrent后创立的Taalas,走了一条与Tenstorrent几乎完全相反的技术路线。Tenstorrent追求的是通用化、可编程性,而Taalas则把专用化推到了极致,彻底放弃了可编程性。

除了巴伊奇以外,Taalas的核心团队堪称AMD前高管梦之队。公司的联合创始人还包括AMD前集成电路设计总监莱拉·巴伊奇,她也是留比沙·巴伊奇的妻子,以及AMD前设计总监德拉戈·伊格纳托维奇。核心成员均在AMD、英伟达等顶级芯片公司担任过高管职位,拥有丰富的高性能GPU和ASIC芯片的研发设计经验。这样的团队背景,让Taalas能够在极短的时间内,完成从技术思路到芯片产品的落地,也让市场对这款极端专用化的芯片充满了期待。

在芯片的定制和生产方面,Taalas也借鉴了独特的技术思路,让这款极端专用化的芯片具备了一定的规模化和定制化可能。HC1的芯片定制流程,借鉴了2000年代早期结构化ASIC芯片的思路。结构化ASIC通过固化门阵列和硬化IP模块,只修改互连层来适配不同的工作负载,在成本和性能上介于FPGA现场可编程门阵列和全定制ASIC之间。

而Taalas的做法则在这个基础上更进一步。每次为新的模型定制芯片时,只需要更换两层掩模。这两层掩模会同时决定模型权重的编码方式,以及数据在芯片内部的流动路径。巴伊奇表示,从拿到一个新的模型,到生成RTL寄存器传输级描述,大约只需要一周的工程工作量,而整个从模型到芯片的完整定制周期,目标是控制在两个月以内。

这个两个月的周转速度,如果能够稳定实现,将会为HC1的商业化带来巨大的想象空间。这意味着,当一个大模型在生产环境中被验证有效、拥有足够的用户粘性,并且预计至少能够运行一年以上时,Taalas就可以在极短的时间内,为这个模型制造专属的专用硅片,以远低于GPU的成本和功耗,为客户提供推理服务。当然,这种模式也对客户提出了明确的要求,需要对某个特定的模型做出至少一年的使用承诺。巴伊奇也承认,肯定有很多人不愿意,但是也一定会有人愿意。毕竟对于一些特定的行业和场景来说,稳定的性能、极低的成本和功耗,远比模型的灵活性更重要。

很多人会问,这种极端专用化的思路,能否扩展到更大规模的大模型上?毕竟当前的大模型已经从几十亿参数,发展到了几千亿甚至上万亿参数,HC1仅能支持80亿参数的模型,是否会限制它的应用场景呢?

针对这个问题,Taalas也给出了他们的解决方案和模拟数据。目标是针对DeepSeek R1 671B这个超大规模模型,Taalas的方案是通过多芯片协同工作,将SRam部分分离到独立的芯片上,以提高每颗芯片的存储密度,让每颗定制化的HC1芯片能够承载约200亿参数。整个671B的模型,大约需要30颗芯片协同工作。虽然30颗芯片意味着需要30次增量流片,但是由于每次流片只需要修改两层掩模,增量流片的成本并不高。

从模拟结果来看,这套由30颗HC1芯片组成的系统,在运行DeepSeek R1 671B模型时,能够达到约每用户每秒一万两千 token的推理速度。而当前GPU在该模型上的最优推理水平,大约只有每用户每秒两百token,性能差距依然达到了60倍。在推理成本方面,这套30芯片系统的推理成本约为每百万token 7.6美分,不到GPU吞吐优化方案的一半。即使考虑到GPU的更新周期为四年,而HC1需要每年根据模型进行更换,其总成本依然具备显著的优势。

不过需要注意的是,这些数据目前还停留在模拟阶段。实际的多芯片系统,还面临着互联、同步、良率等诸多工程挑战。30颗大面积芯片协同工作的验证复杂度,更是呈指数级增长。巴伊奇也坦言,因为芯片完全不可编程,出错的余地基本为零。唯一能建立信心的方法,就是在流片前对整个模型进行完整的仿真。而如何在合理的时间内,完成30颗芯片的联合仿真,本身就是一个巨大的工程问题。目前Taalas声称已经建立了可以在大规模计算集群上运行的仿真流程,来应对这一挑战。

当然,除了仅支持单一模型这个核心局限,HC1还存在着一个明显的技术问题,那就是模型的质量退化。为了实现极致的性能和集成度,HC1使用了自定义的3比特基础数据类型,进行激进的量化处理,同时结合3比特和6比特的参数。这种激进的量化方式,虽然能够大幅降低数据的存储需求,提高计算速度,但也会带来相对于标准量化模型的质量损失。

对于这一点,Taalas也并未回避,公开承认HC1在模型的质量基准测试中,会出现一定的退化。比如在一些简单的数学计算、细节推理方面,会出现精度不足的问题。

为了解决模型质量退化的问题,Taalas也公布了他们的第二代产品规划,也就是HC2平台。HC2将放弃自定义的3比特数据类型,采用标准的4比特浮点格式,来改善模型的推理精度问题。同时,还会进一步提高芯片的存储密度和运行速度。按照Taalas的规划,基于HC1平台的第二款产品,预计是一个中等规模的推理模型,计划在2026年春季在实验室完成研发,随后接入实际的推理服务。而基于HC2平台的前沿大模型版本,则计划在2026年冬季完成部署。届时不仅能够解决推理精度的问题,还能支持更大规模的大模型推理。

从整个AI推理芯片市场的格局来看,Taalas HC1的出现,让AI推理芯片的专用化程度,形成了一条清晰的光谱。

在这条光谱的一端,是以英伟达GPU为代表的高度通用方案,能够适配几乎所有的AI模型,拥有成熟的Cuda软件生态、开发工具链和庞大的工程师社区。这也是英伟达能够长期占据AI芯片市场主导地位的核心原因。

在光谱的中间位置,是Groq、Cerebras、SambaNova等公司,它们设计了针对推理优化的定制架构,但依然保留了可编程性,能够运行多种不同的模型,在通用性和效率之间做出了平衡。

而Etched则更往前走了一步,专门针对Transformer架构设计芯片,牺牲了部分灵活性来换取更高的效率。

而Taalas则直接站在了这条光谱的最末端,成为了极端专用化的代表,将一个特定的模型直接焊死在硅片里,彻底放弃了通用性,换取了极致的性能、成本和功耗优势。

这种极端专用化的技术路线,也引发了行业内的巨大争议。市场对HC1的评价呈现出明显的两极分化。

一方面,体验过HC1的用户,都对其极致的推理速度感到震撼。Taalas也上线了体验网站chatjimmy.ai,让用户能够直观感受HC1的性能。有用户测试医疗相关的提示词,得到了每秒一万五千八百 token的推理速度。还有用户表示,“你敲下回车的瞬间,答案就像预谋已久一样扑在屏幕上,那根本不是秒回,那是啪地一下砸你脸上。”甚至有用户在体验后发出感叹,“等待大模型思考的时代已经终结了。”

这种亚毫秒级的即时响应速度,对于一些对延迟要求极高的场景来说,具有巨大的应用价值。有行业人士认为,HC1的超低延迟和较低的单芯片功耗,非常适合具有稳定专用模型的机器人应用,包括底层运动控制、传感器融合、视觉语言动作模型、场景理解和任务规划等,能够推动具身智能等前沿领域的发展。

另一方面,反对的声音也同样明确。核心的质疑主要集中在两个方面:一是模型的推理精度问题,激进的3比特量化导致HC1在细节推理、数学计算等方面存在明显的不足,甚至出现严重的幻觉问题。二是模型迭代带来的芯片过时问题。当前AI领域的模型迭代速度极快,去年的前沿模型,今年可能就会被新的模型淘汰,而HC1只能运行单一的模型。一旦模型过时,这颗满载尖端科技的硅片,就会瞬间沦为电子垃圾。

还有一个有趣的观点是,HC1这种每秒一万七千 token的极致推理速度,可能并不是为人类交互设计的,而是为了智能体之间的相互对话。当前AI智能体的发展趋势是多智能体协同工作,不同的智能体之间需要进行高速的信息交互和协作,而人类的阅读和理解速度,根本无法跟上这样的输出速度。因此,这种极致的速度,更适合智能体之间的实时通信,能够大幅提高多智能体系统的工作效率。

在商业模式方面,Taalas目前还处于摸索阶段。公司的产品副总裁帕雷什·卡里亚,这位此前在英伟达长期任职的行业老兵,透露了Taalas可能的三个商业模式方向:一是自建基础设施,运行开源模型并提供API推理服务,让客户能够通过云端调用HC1的推理能力;二是直接向客户出售芯片,为有定制化需求的客户,提供专属的模型芯片;三是与模型开发者合作,为他们的模型定制专用芯片,供其自有推理基础设施使用。

至于哪种模式最终能够跑通,还取决于市场对这种极端专用化方案的接受程度,以及Taalas能否解决当前芯片存在的推理精度、多芯片协同等问题。

从更宏观的行业角度来看,Taalas HC1的出现,也引发了整个AI芯片行业,对通用计算和专用计算路线的深度思考。过去三十年,无论是CPU还是GPU,甚至是后来的各种AI加速器,整个硅谷都在疯狂追求造一个通用的计算平台,希望通过一个通用的硬件平台,支持各种不同的软件和应用。这种思路造就了英伟达GPU的成功,也形成了成熟的软件生态。但是这种通用计算的思路,也带来了存算分离的先天瓶颈。为了支持多种不同的模型和应用,不得不牺牲一定的性能和效率。

而Taalas则选择了一条完全相反的路,通过极端的专用化,换取极致的效率。这种思路也让很多人联想到了人类的大脑。人类的大脑本质上也是一种硬件固化的结构,不同的区域负责不同的功能,无法像通用计算机一样,随意切换计算任务,但却实现了极致的能效比和计算效率。哈佛和谷歌的研究团队,耗费十年时间,才勉强绘制出1立方毫米、比米粒还小的人脑图谱。这1立方毫米的大脑组织,包含了五万七千个细胞、1.5亿个突触、230毫米的血管网络,压缩成了1.4P·B的原始数据。而完整的人类大脑,比这一区域大一百万倍,其复杂程度和能效比,足以让地球上所有的AI实验室集体汗颜。

这也让我们意识到,在AI芯片领域,通用和专用或许并不是非此即彼的选择,而是可以相互补充的两条路线。正如卡里亚所说,“模型最优硅片不会取代满是GPU的大型数据中心,但它会适合某些应用。”未来的AI芯片市场,大概率会形成这样的格局:云端的大型数据中心,依然会以英伟达GPU这样的通用计算芯片为主,支持大规模的模型训练、多模型推理和复杂的AI应用。而在边缘端、物联网、机器人、实时交互等特定场景,则会出现越来越多像HC1这样的极端专用化芯片,以极致的性能、成本和功耗,满足垂直场景的需求。

留比沙·巴伊奇在博客中,用ENIAC到晶体管的演化做类比,暗示当前以GPU数据中心为核心的AI基础设施,可能只是早期的笨重原型,未来终将被更高效的方案取代。这个类比虽然有一定的道理,但是我们也需要清醒地认识到,GPU数据中心的暴力,并不仅仅体现在硬件层面,更重要的是它背后的整个软件生态、成熟的开发工具链和庞大的工程师社区。颠覆硬件容易,颠覆生态难。

Taalas的HC1芯片,或许在特定场景下拥有压倒性的性能和成本优势,但是要成为主流路线的替代方案,需要的远不止一颗跑得快的芯片,还需要建立起相应的软件生态、定制化服务体系,以及解决模型迭代带来的芯片更新问题。

对于Taalas来说,HC1的发布只是一个开始。如何解决推理精度问题,如何实现多芯片协同的工程落地,如何找到适合的商业化场景,如何在模型快速迭代的背景下,保持芯片的生命力,都是需要面对的挑战。

而对于整个AI芯片行业来说,HC1的出现,为行业打开了一扇新的大门,让我们看到了AI芯片专用化的巨大潜力,也让更多的企业开始思考,如何在通用和专用之间找到更优的平衡。

感谢收看本期视频,我们下期再见。